Расчет бульдозера Т-130

За главный параметр бульдозеров принимается номинальное тяговое усилие трактора или тягача. В качестве основных размерных показателей бульдозеров приняты: ширина отвала, его высота (в том числе с козырьком), максимальный подъем и опускание относительно опорной поверхности, основной и задний углы резания, угол поперечного перекоса отвала. В таблице 2 приведены исходные данные.

Таблица 2 - Исходные данные.

Номинальное тяговое усилие найдем из формулы:

,

где - сцепной вес бульдозера, Н

- коэффициент сцепления, . Для плотных грунтов принимается больше значения коэффициента, для мягких грунтов принимается меньшие значения.

Сцепной вес бульдозера находится по формуле:

Gсц.б =( Мо.тр+Мб.о.).·g , Н,

где Мтр - масса трактора, кг;

Мб.о- масса бульдозерного оборудования, кг

g - ускорение свободного падения, принимается g =9,81м/с2.

Gсц.б =(11500+1850).·9,81=130964 Н

Тогда номинальное тяговое усилие равно:

Н 12 т

Высота отвала Н0 определяется силой тяги Тн и грунтовыми условиями, для которых предназначается проектируемый бульдозер. Высота неповоротного отвала может быть определена как:

Н0 = 500.· - 5.·Тн,

Н0 = 500.· - 5.·12 = 1085 мм = 1,085 м

Ширину неповоротного отвала находим по следующей зависимости:

, мм,

мм

Принимаем мм = 3,5 м.

При этом должно выполняться условие:

м

Условие выполняется.

Высота козырька должна составлять (0,1-0,25) от высоты отвала Н, т.е.:

, мм

мм = 0,195 м

Радиус кривизны отвала обычно принимают приблизительно равным высоте:

R = H0 = 1085 мм = 1,085 м

Значения основных углов отвала приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Основные параметры поперечного профиля отвала бульдозера

В процессе копания на отвал со стороны грунта действует сила сопротивления копанию R, которая раскладывается на две составляющие:

Касательная составляющая сила сопротивлению копанию:

, Н,

где - удельное сопротивление грунта копанию, МПа, Примем kк = 0,084 МПа - для связных грунтов.

- глубина резания, м

- ширина отвала, м

Глубина резания h во время перемещения призмы грунта (величина заглубления) определяется по формуле:

, м

где kп--коэффициент определяющий потери грунта. Примем kп = 0,3.

Vпр - объем призмы волочения, м3

B0 - ширина отвала, м

Объем грунта находящегося перед отвалом определяется по формуле:

Vпр = Во·Но2/2 tgе, м3,

где Во и Но - размеры отвала бульдозера, м;

е - угол естественного откоса грунта, принимается е = (30 ? 45)0, большие значения принимается для влажных и липких грунтов.

Vпр = 3,5·1,0852/2·tg45 = 2,06 м3

Глубина резания h равна:

м

Тогда касательная составляющая сила сопротивлению копанию:

Н

Нормальная составляющая:

, Н,

Н

4. Тяговый расчет бульдозера

Условие движения бульдозера без буксования записывается:

где Тсц.б - сила тяги бульдозера по сцеплению, Н;

?Wi - сумма сил сопротивлений, возникающих при резании и перемещении грунта, Н.

Сила тяги бульдозера по сцеплению определяется по формуле:

где Gсц.б.·- сцепной вес бульдозера, Н;

цсц - коэффициент сцепления гусениц с грунтом.

Сцепной вес бульдозера определяется по формуле:

где Мо.тр - общая масса трактора, кг;

Мб.о- масса бульдозерного оборудования, кг

g - ускорение свободного падения, принимается g =9,81м/с2.

Тсц.б = Тн. = Н

В процессе работы бульдозера с неповоротным отвалом возникают следующие силы сопротивления:

Рисунок 6 - Расчетная схема при работе неповоротным отвалом

?Wi = W1 + W2 + W3 + W4+W5,

где W1 - сопротивление грунта резанию, Н;

W2 - сопротивление волочению грунта перед отвалом, Н;

W3 - сопротивление перемещению грунта по отвалу, Н;

W4 - сопротивление передвижению отвала по грунту, Н;

W5 - сопротивление движению бульдозера, Н.

Сопротивление грунта резанию определяется по формуле:

где kр - удельный коэффициент сопротивления грунта резанию, МПа;

Во - ширина отвала, м;

h - глубина резанию грунта, м.

Удельный коэффициент сопротивления грунта резанию зависит от типа грунта и принимается из таблицы 2.

W1 = 0,12·106 ·3,5·0,019 = 7980 Н

Сопротивление волочению грунта перед отвалом определяется по формуле:

где го - объёмный вес грунта, кг/м3;

Vпр - объем грунта находящегося перед отвалом(призма волочения),м3;

м1 - коэффициент трения грунта о грунт, принимается в зависимости от типа грунта, м1 = (0,5 ? 1,2). Меньшие значения принимают для влажных и глинистых грунтов, большие значения для сухих и песчаных грунтов.;

g - ускорение свободного падения, g =9,81 м/с2;

kразр - коэффициент разрыхления грунта.

W2 = 1600·2,06.·0,5·9,81 / 1,3 = 12436 Н

Сопротивление перемещению грунта по отвалу определяется по формуле:

где Vпр - объем грунта находящегося перед отвалом, м3;

го - объемная масса грунта, кг/м3;

м2 - коэффициент трения грунта о сталь (материал отвала), принимается в зависимости от типа грунта м2 = (0,35 ? 0,9), большие значения принимается для липких грунтов;

g - ускорение свободного падения, g =9,81 м/с2;

kразр - коэффициент разрыхления грунта;

д - угол резания грунта, принимается в зависимости от типа отвала, д =(50 ? 55)0.

W3 = 1600·2,06·0,9·9,81·cos2 55/ 1,3 = 7365 Н

Сопротивление передвижению отвала по грунту определяется по формуле

где Gо - вес отвала, Н, который принимается Gо = (0,17?0,22) Gтр, Н

Gтр - вес трактора, Н который определяется:

Gтр =Мтр.·g,

где Мтр - масса трактора, кг; принимается из таблицы 2.

g - ускорение свободного падения, принимается g =9,81м/с2.

Сопротивление движению бульдозера определяется по формуле:

где Gсц.б - сцепной вес бульдозера, Н ;

f - коэффициент сопротивления движению бульдозера, принимается в зависимости от типа грунта и типа ходового оборудования, f =(0,06 ? 0,2) большое значение для рыхлых грунтов.;

i - уклон местности.

W5 = 130964 ·(0,06 + 0,03) = 11786 Н

Проверяется условие движения бульдозера без буксования:

Условие выполняется.

5. Расчет производительности бульдозера